Montáž domácej veternej turbíny: možnosti dizajnu od používateľov FORUMHOUSE. DIY vertikálny veterný mlyn (5 kW) Veterný generátor

Nevyčerpateľná energia, ktorú so sebou vzdušné masy nesú, vždy priťahovala pozornosť ľudí. Naši pradedovia sa naučili zapriahnuť vietor do plachiet a kolies veterných mlynov, po ktorých sa dve storočia bezcieľne rútil po nekonečných rozlohách Zeme.

Dnes sa pre neho opäť našla užitočná práca. Veterný generátor pre súkromný dom z kategórie technických inovácií sa stáva skutočným faktorom v našom živote.

Pozrime sa bližšie na veterné parky, zhodnotíme podmienky ich hospodárneho využívania a pouvažujme nad existujúcimi odrodami. Domáci majstri dostanú v našom článku informácie na zamyslenie o téme vlastnej montáže veterného mlyna a zariadení potrebných na jeho efektívnu prevádzku.

Čo je to veterný generátor?

Princíp fungovania veternej farmy pre domácnosť je jednoduchý: prúd vzduchu otáča lopatky rotora namontované na hriadeli generátora a vytvára striedavý prúd v jeho vinutiach. Výsledná elektrina sa ukladá do batérií a podľa potreby ju využívajú domáce spotrebiče. Samozrejme, ide o zjednodušenú schému prevádzky domáceho veterného mlyna. Z praktického hľadiska ho dopĺňajú zariadenia, ktoré premieňajú elektrickú energiu.

Bezprostredne za generátorom v energetickom reťazci je ovládač. Premieňa trojfázový striedavý prúd na jednosmerný a usmerňuje ho na nabíjanie batérií. Väčšina domácich spotrebičov nemôže fungovať na „trvalej“ báze, preto je za batériami umiestnené ďalšie zariadenie - menič. Vykonáva opačnú činnosť: premení jednosmerný prúd na domáce striedavé napätie 220 voltov. Je jasné, že tieto premeny neprechádzajú bez stopy a odoberajú pomerne slušnú časť (15-20%) z počiatočnej energie.

Ak je veterný mlyn spárovaný so solárnou batériou alebo iným generátorom elektriny (benzín, nafta), potom je okruh doplnený o automatický istič (ATS). Keď je hlavný zdroj prúdu vypnutý, aktivuje sa záloha.

Na získanie maximálneho výkonu musí byť veterný generátor umiestnený pozdĺž prúdu vetra. V jednoduchých systémoch je implementovaný princíp veternej lopatky. Na tento účel je na opačnom konci generátora pripevnená vertikálna čepeľ, ktorá sa otáča smerom k vetru.

Vo výkonnejších inštaláciách je rotačný elektromotor riadený snímačom smeru.

Hlavné typy veterných turbín a ich vlastnosti

Existujú dva typy veterných generátorov:

1. S horizontálnym usporiadaním rotora.
2. S vertikálnym rotorom.

Prvý typ je najbežnejší. Vyznačuje sa vysokou účinnosťou (40-50%), ale má zvýšenú hladinu hluku a vibrácií. Jeho inštalácia si navyše vyžaduje veľký voľný priestor (100 metrov) alebo vysoký stožiar (od 6 metrov).

Generátory s vertikálnym rotorom sú energeticky menej efektívne (účinnosť je takmer 3-krát nižšia ako u horizontálnych).

Medzi ich výhody patrí jednoduchá inštalácia a spoľahlivý dizajn. Nízka hladina hluku umožňuje inštalovať vertikálne generátory na strechách domov a dokonca aj na úrovni terénu. Tieto inštalácie sa neboja námrazy a hurikánov. Vypúšťajú sa zo slabého vetra (od 1,0 do 2,0 m/s), zatiaľ čo horizontálny veterný mlyn potrebuje prúd vzduchu strednej sily (3,5 m/s a viac). Podľa tvaru obežného kolesa (rotora) sú vertikálne veterné turbíny veľmi rôznorodé.

Rotačné kolesá vertikálnych veterných mlynov

V dôsledku nízkych otáčok rotora (do 200 ot./min.) mechanický zdroj takýchto inštalácií výrazne prevyšuje výkon horizontálnych veterných generátorov.

Ako vypočítať a vybrať veterný generátor?

Vietor nie je zemný plyn čerpaný potrubím, ani to nie je elektrická energia, ktorá neprerušovane prúdi cez drôty do našich domovov. Je rozmarný a nestály. Dnes hurikán trhá strechy a láme stromy a zajtra ho vystrieda úplný pokoj. Preto pred kúpou alebo vlastnou výrobou veterného mlyna musíte posúdiť potenciál vzdušnej energie vo vašej oblasti. Na tento účel určte priemernú ročnú silu vetra. Túto hodnotu možno na vyžiadanie zistiť na internete.

Keď sme dostali práve takúto tabuľku, nájdeme oblasť bydliska a pozrieme sa na intenzitu jej farby a porovnáme ju s hodnotiacou stupnicou. Ak je priemerná ročná rýchlosť vetra nižšia ako 4,0 metra za sekundu, potom nemá zmysel inštalovať veternú turbínu. Neposkytne potrebné množstvo energie.

Ak je sila vetra dostatočná na inštaláciu veternej farmy, môžete prejsť na ďalší krok: výber výkonu generátora.

Ak hovoríme o autonómnom napájaní doma, potom sa berie do úvahy priemerná štatistická spotreba elektriny 1 rodiny. Pohybuje sa v rozmedzí od 100 do 300 kWh za mesiac. V regiónoch s nízkym ročným potenciálom vetra (5-8 m/s) môže takéto množstvo elektriny vyrobiť 2-3 kW veterný mlyn. Treba brať do úvahy, že v zime je priemerná rýchlosť vetra vyššia, takže produkcia energie v tomto období bude väčšia ako v lete.

Výber veterného generátora. Odhadované ceny

Ceny za vertikálne domáce veterné turbíny s kapacitou 1,5-2,0 kW sú v rozmedzí od 90 do 110 tisíc rubľov. Balenie v tejto cene obsahuje iba generátor s lopatkami, bez stožiara a doplnkového vybavenia (ovládač, menič, kábel, batérie). Kompletná elektráreň spolu s inštaláciou bude stáť o 40-60% viac.

Náklady na výkonnejšie veterné turbíny (3-5 kW) sa pohybujú od 350 do 450 tisíc rubľov (s dodatočným vybavením a inštalačnými prácami).

Veterný mlyn vlastnými rukami. Zábava alebo skutočná úspora?

Hneď povedzme, že nie je ľahké vyrobiť veterný generátor vlastnými rukami plnohodnotne a efektívne. Samostatnou otázkou je správny výpočet veterného kolesa, prevodového mechanizmu, výber vhodného generátora z hľadiska výkonu a rýchlosti. K hlavným fázam tohto procesu poskytneme len stručné odporúčania.

Generátor

Automobilové alternátory a elektromotory z práčok s priamym pohonom nie sú na tento účel vhodné. Sú schopné generovať energiu z veterného kolesa, ale bude to zanedbateľné. Pre efektívnu prevádzku potrebujú autogenerátory veľmi vysoké rýchlosti, ktoré veterný mlyn nedokáže vyvinúť.

Motory ostrekovačov majú iný problém. Existujú feritové magnety a pre veterný generátor sú potrebné produktívnejšie magnety - neodým. Proces ich vlastnej montáže a navíjania vinutí s prúdom si vyžaduje trpezlivosť a vysokú presnosť.

Výkon zariadenia pre domácich majstrov spravidla nepresahuje 100 - 200 wattov.

V poslednej dobe sú medzi domácimi ľuďmi obľúbené motorové kolesá na bicykle a kolobežky. Z hľadiska veternej energie ide o výkonné neodýmové generátory, optimálne vhodné pre prácu s vertikálnymi veternými kolesami a nabíjanie akumulátorov. Z takéhoto generátora je možné odobrať až 1 kW veternej energie.

Motorové koleso - hotový generátor pre domácu veternú farmu

Skrutka

Plachtové a rotačné vrtule sú najjednoduchšie na výrobu. Prvú tvoria ľahké, zakrivené trubice namontované na centrálnej doske. Čepele vyrobené z odolnej tkaniny sú natiahnuté na každú rúrku. Veľký vietor vrtule vyžaduje kĺbové upevnenie lopatiek, aby sa pri hurikáne zložili a nedeformovali.

Rotačná konštrukcia veterného kolesa sa používa pre vertikálne generátory. Ľahko sa vyrába a je spoľahlivý v prevádzke.

Podomácky vyrobené veterné turbíny s horizontálnou osou otáčania sú poháňané vrtuľou. Domáci majstri ho montujú z PVC rúr s priemerom 160-250 mm. Čepele sú namontované na okrúhlej oceľovej doske s montážnym otvorom pre hriadeľ generátora.

V posledných rokoch sa téma zelenej energie stala mimoriadne populárnou. Niektorí dokonca predpovedajú, že takáto energia v blízkej budúcnosti úplne nahradí uhoľné, plynové a jadrové elektrárne. Jednou z oblastí zelenej energie je veterná energia. Generátory, ktoré premieňajú veternú energiu na elektrickú energiu, nie sú len priemyselné ako súčasť veterných fariem, ale aj malé, ktoré slúžia súkromným domácnostiam.

Dokonca si môžete vyrobiť veterný generátor vlastnými rukami - tomu je venovaný tento materiál.

Čo je generátor

V širšom zmysle je generátor zariadenie, ktoré vyrába akékoľvek produkty alebo premieňa jeden typ energie na iný. Môže ísť napríklad o generátor pary (vyrába paru), generátor kyslíka, kvantový generátor (zdroj elektromagnetického žiarenia).
Ale v rámci tejto témy nás zaujímajú elektrocentrály. Tento názov sa vzťahuje na zariadenia, ktoré premieňajú rôzne druhy neelektrickej energie na elektrickú energiu.

Typy generátorov

Elektrické generátory sú klasifikované ako:

Okrem toho sú elektromechanické generátory klasifikované podľa typu motora. Rozlišujú sa tieto typy:

• turbogenerátory sú poháňané parnou turbínou;
• hydrogenerátory využívajú ako motor hydraulickú turbínu;
• dieselové generátory alebo benzínové generátory sú vyrobené na báze dieselových alebo benzínových motorov;
• veterné turbíny premieňajú energiu vzdušných hmôt na elektrickú energiu pomocou veternej turbíny.

Pozrime sa bližšie na veterné turbíny (nazývajú sa aj veterné turbíny). Najjednoduchší veterný generátor s nízkym výkonom sa zvyčajne skladá zo stožiara, zvyčajne vystuženého kotevnými drôtmi, na ktorom je namontovaná veterná turbína.

Táto veterná turbína je roztáčaná skrutkou, ktorá poháňa rotor elektrického generátora. Štruktúra zariadenia okrem generátora obsahuje aj batériu s regulátorom nabíjania a menič pripojený k elektrickej sieti.

Vedel si? Do roku 2016 bola celková kapacita všetkých veterných turbín na svete 432 GW. Veterná energia tak svojím výkonom prekonala jadrovú energiu.

Schéma činnosti tohto zariadenia je pomerne jednoduchá: pri pôsobení vetra sa skrutka otáča, otáča rotor, elektrický generátor generuje striedavý elektrický prúd, ktorý je regulátorom nabíjania premenený na jednosmerný prúd.
Tento prúd nabíja batériu. Jednosmerný prúd z batérie mení menič na striedavý prúd, ktorého parametre zodpovedajú parametrom siete.

Priemyselné zariadenia sú namontované na vežiach. Dodatočne sú vybavené rotačným mechanizmom, anemometrom (zariadenie na meranie rýchlosti a smeru vetra), zariadením na zmenu uhla natočenia lopatiek, brzdovým systémom, rozvodnou skriňou s ovládacími obvodmi, hasiacim zariadením a ochranou pred bleskom. systémy, systém na prenos údajov o prevádzke zariadenia a pod.

Podľa polohy osi rotácie voči zemskému povrchu sa veterné turbíny delia na vertikálne a horizontálne. Najjednoduchším vertikálnym modelom je Savonius rotor.

Má dve alebo viac lopatiek, ktoré sú duté polvalce (valce rozrezané na polovicu vertikálne).
Savonius rotor Existujú rôzne možnosti rozloženia a dizajnu týchto lopatiek: symetricky pevné, prekrývajúce sa hrany, s aerodynamickým profilom.

Výhodou rotora Savonius je jednoduchosť a spoľahlivosť konštrukcie, navyše jeho činnosť nezávisí od smeru vetra, nevýhodou je nízka účinnosť (nie viac ako 15%).

Vedel si? Veterné mlyny sa objavili okolo roku 200 pred Kristom. e. v Perzii (Irán). Používali sa na výrobu múky z obilia. V Európe sa takéto mlyny objavili až v XIII.

Ďalším vertikálnym dizajnom je rotor Darrieus.. Jeho lopatky sú krídla s aerodynamickým profilom. Môžu byť oblúkové, v tvare písmena H, špirálové. Čepele môžu byť dve alebo viac.
Rotor Daria Výhody takéhoto veterného generátora sú:

• jeho vysoká účinnosť
• znížená hlučnosť počas prevádzky,
• pomerne jednoduchý dizajn.

Medzi nedostatky sú zaznamenané:

• vysoké zaťaženie sťažňa (v dôsledku Magnusovho efektu);
• absencia matematického modelu činnosti tohto rotora, čo sťažuje jeho zlepšenie;
• rýchle opotrebovanie v dôsledku odstredivého zaťaženia.

Ďalším typom vertikálnej inštalácie je špirálový rotor.. Je vybavená čepeľami, ktoré sú skrútené pozdĺž osi ložiska.
Skrutkovitý rotor To zaisťuje trvanlivosť konštrukcie a vysokú účinnosť. Nevýhodou je vysoká cena v dôsledku zložitosti výroby.

Viaclopatkový typ veterného mlyna je dizajn s dvoma radmi vertikálnych lopatiek - vonkajších a vnútorných. Tento dizajn poskytuje najvyššiu účinnosť, ale je drahý.

Horizontálne modely sú rôzne:

• počet čepelí (jednočepelových a s veľkým počtom);
• materiál, z ktorého sú lopatky vyrobené (pevné alebo flexibilné plachtenie);
• lopatky s premenlivým alebo pevným sklonom.

Štrukturálne sú všetky podobné. Vo všeobecnosti sa veterné turbíny tohto typu vyznačujú vysokou účinnosťou, ale potrebujú neustále prispôsobovanie sa smeru vetra, čo je riešené použitím korouhvičky v konštrukcii alebo automatickým polohovaním inštalácie pomocou otočného mechanizmu podľa hodnoty snímačov.

DIY veterný generátor

Výber modelov veterných turbín na trhu je najširší, dostupné sú zariadenia rôznych prevedení a rôznych výkonov. Ale jednoduchú inštaláciu môžete vykonať sami.

Ako generátor sa odporúča použiť trojfázový generátor s permanentnými magnetmi, napríklad traktorový. Môžete to však vyrobiť z elektromotora, o ktorom bude podrobnejšie popísané nižšie. Dôležitý je výber nožov. Ak je veterný mlyn vertikálneho typu, zvyčajne sa používajú variácie rotora Savonius.
Traktorový generátor Na výrobu lopatiek je celkom vhodná valcová nádoba, napríklad starý vývar. Ale, ako je uvedené vyššie, veterné turbíny tohto typu majú nízku účinnosť a je nepravdepodobné, že bude možné vyrobiť lopatky zložitejšieho tvaru pre vertikálny veterný mlyn. V domácich výrobkoch sa zvyčajne používajú štyri polvalcové čepele.

Pokiaľ ide o horizontálne veterné turbíny, jednolopatková konštrukcia je optimálna pre inštaláciu s nízkym výkonom, avšak pri všetkej svojej zjavnej jednoduchosti bude mimoriadne ťažké vyrobiť vyváženú lopatku remeselným spôsobom a bez toho bude veterný mlyn často zlyhávajú.

Dôležité! Nemali by ste sa nechať uniesť veľkým počtom lopatiek, pretože počas prevádzky môžu vytvárať takzvanú „vzduchovú čiapku“, vďaka ktorej bude vzduch obchádzať veterný mlyn a neprechádzať ním. Pre domáce zariadenia horizontálneho typu sa za optimálne považujú tri lopatky typu lopatky.

• V horizontálnych veterných mlynoch možno použiť dva typy lopatiek: plachtu a lopatku. Plavba je veľmi jednoduchá, sú to len široké pásy, ktoré vyzerajú ako lopatky veterných mlynov. Nevýhodou takýchto prvkov je veľmi nízka účinnosť. V tomto ohľade sú okrídlené čepele oveľa sľubnejšie. Doma sa zvyčajne vyrábajú zo 160 mm PVC rúrok podľa vzoru.

Môžete použiť aj hliník, ale bude to stáť oveľa viac. Okrem toho má rúrkový výrobok z PVC spočiatku ohyb, ktorý mu dodáva ďalšie aerodynamické vlastnosti.
Čepele na rúrky z PVC Dĺžka lopatiek sa volí podľa nasledujúceho princípu: čím silnejší je výstupný výkon veterného mlyna, tým sú dlhšie; čím viac ich je, tým sú kratšie. Napríklad pre veterný mlyn s tromi lopatkami 10 W je optimálna dĺžka 1,6 metra, pre veterný mlyn so štyrmi lopatkami - 1,4 m.

Ak je výkon 20 W, potom sa indikátor zmení na 2,3 m pre trojčepel a 2 m pre štvorčepeľ.

Hlavné fázy výroby

Nižšie je uvedený príklad vlastnej výroby horizontálnej trojlopatkovej inštalácie s prestavbou na asynchrónny motorgenerátor z práčky.

Získavanie elektrickej energie pomocou vetra sa stáva jedným z najnovších módnych trendov. Veterný generátor pre domácnosť, ktorý patrí k technickým prostriedkom alternatívneho elektroenergetiky, si svoju popularitu získal celkom zaslúžene, pretože jeho obrátenie poskytuje majiteľovi množstvo výhod:

• veterná energia znamená ekologické prostriedky na výrobu elektriny, bez vzniku odpadu;
• jednoduché použitie vďaka vysokej spoľahlivosti a nízkym prevádzkovým nákladom;
• dá sa zostaviť samostatne s minimálnymi zručnosťami v oblasti stavebníctva a elektriky;
• jeho atraktivita sa časom len zvýši v dôsledku nevyhnutného zvyšovania taríf energetických spoločností.

Zariadenie a princíp činnosti

Každý veterný generátor pozostáva z niekoľkých typických zväčšených blokov. Agregát nevyhnutne obsahuje turbínu, ktorá sa otáča pôsobením prúdu vzduchu priamo alebo najčastejšie cez stupňovú prevodovku, prenáša generovaný krútiaci moment na hriadeľ elektrického generátora. Rotor sa otáča vo vnútri statora na základe neodýmových magnetov, v dôsledku čoho vzniká elektrická energia.

Konštrukcia malého veterného generátora je znázornená na obrázku 1.

Ryža. 1. Návrh domáceho veterného generátora

Elektrická energia generovaná veterným generátorom vstupuje do medzizásobníka, ktorého funkcie zvyčajne preberá batéria. Prúd dodávaný batériou napája menič, z ktorého výstupu sa odoberá bežné 220-voltové striedavé napätie domácej frekvencie.

Prítomnosť batérie je povinná, pretože. umožňuje vyrovnávať výkyvy výkonu odoberaného z turbíny. Svoju úlohu v tom zohráva skutočnosť, že veterný generátor pre domácnosť pracuje stabilne pri rýchlosti vetra 6 m/s a vyššej, pričom priemerná ročná hodnota tohto parametra na väčšine územia Ruska je asi jeden a pol krát nižšia.

Potrebné spínanie, úpravy a ďalšie funkcie realizuje automatizačná jednotka.

Primeraná úroveň prevádzkovej spoľahlivosti sa dosiahne, ak má konštrukcia rezervy na výstupný výkon (zvyčajne 10 - 20%).

Typy veterných mlynov

Hlavným rozdielom medzi veternými generátormi je konštrukcia vzduchovej turbíny, ktorá môže mať odlišný dizajn. Zvyčajne je kompletná sada jednotiek podľa orientácie rotačného hriadeľa turbíny rozdelená do dvoch hlavných odrôd: vertikálne a horizontálne.

vertikálne

Charakteristickým znakom a hlavnou výhodou vertikálnej jednotky veterného generátora je absencia prísnych požiadaviek na výšku jeho inštalácie, čo výrazne zjednodušuje výber miesta inštalácie, proces inštalácie a následnú údržbu mechanicky pohyblivých častí. Vzduchová turbína patrí k nízkorýchlostnej odrode tejto techniky, možno ju vykonávať ako

• najjednoduchší klasický rotor s minimálne tromi vertikálne orientovanými lopatkami (príklad takéhoto zariadenia je znázornený na obrázku 2);
• dvojradový rotor, prítomnosť vnútorného radu nastaviteľných lopatiek mu poskytuje zvýšenú účinnosť)
• rotor Daria;
• Savonius rotor;
• špirálový rotor.

Zložitejší tvar posledných troch typov turbín im zabezpečuje nižšiu spotrebu materiálu.

Vyznačuje sa minimom pohyblivých častí, účinnosť inštalácie len málo závisí od smeru vetra.

Horizontálne

Veterné generátory s horizontálnou orientáciou hriadeľa turbíny sú poháňané vrtuľou. Vrtuľa môže byť dvoj-, troj- a viaclistová. Listy niektorých vrtúľ majú niekedy pomerne zložitý tvar, aby sa mierne zvýšila účinnosť inštalácie. Príklad takejto jednotky je znázornený na obrázku 3.

Kvôli veľkému priemeru vrtúľ sa väčšinou montujú na oceľový rúrkový alebo priehradový stožiar vo výške až niekoľkých desiatok metrov. Príklady takýchto stožiarov sú na obrázku 4 a obrázku 5. Negatívom zvýšenia výšky inštalácie je zníženie turbulencií v prúdení vzduchu v dôsledku zoslabnutia vplyvu zeme, t.j. zvýšenie účinnosti a vyrobenej energie. Berúc do úvahy túto vlastnosť, neodporúča sa používať veterné mlyny tohto dizajnu pre chatové osady kvôli silnému tieniacemu efektu susedných budov.

Na vytvorenie rovnováhy krútiaceho momentu je generátor uzavretý krytom hriadeľa, takže pôsobí ako protizávažie vrtule. Dodatočne rozšírený dizajn karosérie uľahčuje jej orientáciu „po prúde“.

V porovnaní s vertikálnym zariadením umožňuje odobrať viac energie. Cenou za to je náročnosť výberu miesta montáže, náročnosť montáže, priebežná údržba, ako aj nepríjemný akustický hluk počas prevádzky. Horizontálne veterné generátory navyše vzhľadom na vysokú výšku konštrukcie nevyhnutne vyžadujú ochranu pred bleskom.

Malé veterné turbíny

Malé veterné turbíny alebo veterné turbíny pre domácnosť zvyčajne obsahujú jednotky s výkonom nie väčším ako 5 kW. V maloobchodnom predaji sú k dispozícii jednotky rôznych kapacít a prevedení domácej a zahraničnej výroby, čo vám umožňuje vybrať si správne zariadenie bez preplácania.

Typicky sa jednotky dodávajú v minimálnej súprave, ktorá:

• obsahuje ovládač;
• neobsahuje vyrovnávaciu batériu;
• umožňuje montáž jednotky na mieste inštalácie za predpokladu, že neexistujú žiadne miestne obmedzenia.

Vzhľadom na ich technickú zložitosť si projekt inštalácie zariadení horizontálneho typu vyžaduje starostlivé preštudovanie, môže byť potrebná odborná rada.

Náklady na modely s nízkym výkonom začínajú od niekoľkých desiatok tisíc rubľov, silne závisia od výstupného výkonu.

Automatizácia veterných elektrární

Moderné elektrické veterné turbíny sú vybavené pokročilým automatizačným systémom, ktorý:

• výrazne zlepšuje výkon;
• zabezpečuje vyrovnanie výstupného výkonu;
• robí prevádzku bezpečnou.

Typická sada automatizácie zahŕňa:

• obmedzovač rýchlosti veterného kolesa pri vysokých rýchlostiach vetra;
• zarovnanie kolies „po prúde“ (dôležité pre horizontálne veterné mlyny);
• ochrana proti skratu;
• odstavenie v prípade porúch zariadení, hurikánových vetrov, prekročenia prahovej úrovne vibrácií.

Modely strednej a vyššej triedy nevyhnutne podporujú diaľkové ovládanie a diagnostiku. Niektoré z jednotiek dodatočne riadia smer a silu prúdenia vzduchu pre maximalizáciu výstupného výkonu výberom vhodného inštalačného uhla celého zariadenia a lopatiek turbíny.

brzdový systém

Brzdový systém zabraňuje mechanickému zničeniu agregátu pri príliš vysokej rýchlosti vetra. Podstatou tohto systému je, že automatizácia uzatvára elektrické obvody magnetického systému generátora, čo vedie k vzniku silnej brzdnej sily.

Okrem toho algoritmus činnosti riadiaceho systému zabezpečuje úplné vypnutie vzduchovej turbíny počas vetra so silou hurikánu. Prah zastavenia môže byť nastavený užívateľom, typické výrobné nastavenia tohto parametra predpokladajú aktiváciu režimu zastavenia pri rýchlosti 80 km/h.

Výrobcovia

Domáci priemysel spustil sériovú výrobu širokej škály domácich veterných turbín. Ich parametre sú uvedené v tabuľke:

Poznámka: D - horizontálne, V - vertikálne

Výhody a nevýhody

Hlavnou výhodou veterných elektrární je ich autonómia.

Hlavnými technickými nevýhodami tohto typu zariadení sú závislosť od počasia (okrem sily vetra ovplyvňuje aj sneh a dážď) a relatívne nízky výkon, ktorého hodnota v priemere nepresahuje niekoľko stoviek wattov. Vyžadovať povinné používanie pomocnej vyrovnávacej batérie, ktorá si vyžaduje výmenu po niekoľkých rokoch prevádzky.

V porovnaní s dieselovými generátormi sú z hľadiska trvania prevádzky nižšie, ale nevyžadujú dodávku paliva a vykonávanie zložitých a nákladných protipožiarnych opatrení na jeho skladovanie.

Ktoré v stredných zemepisných šírkach skutočne fungujú maximálne päť mesiacov, výrazne prevyšujú tie, ktoré fungujú po celý rok.

Pri existujúcich tarifách za elektrinu neposkytujú významný zisk z hľadiska znížených nákladov, ale neukazujú sa ako nerentabilné.

Výrobcovia veterných elektrární venujú veľkú pozornosť ich vonkajšiemu dizajnu. Prítomnosť tejto jednotky v prímestskej oblasti teda nielen naznačuje „technický pokrok“ jej majiteľa, ale môže sa stať aj dôležitým dizajnovým prvkom a vizuálnou demonštráciou starostlivosti o životné prostredie.

Estetické parametre možno posúdiť z obrázku 6.

Záver.

Veterné elektrárne možno považovať za plnohodnotný alternatívny zdroj elektrickej energie. S prihliadnutím na typické klimatické podmienky väčšiny oblastí našej krajiny má zmysel spojiť malé veterné turbíny do jedného systému so solárnou batériou a dieselovým generátorom. V tomto prípade sa môžu stať účinným autonómnym pomocným prostriedkom na výrobu elektriny vo vidieckom dome alebo vidieckom dome.

Často nastanú situácie, keď sa elektrina v najbližšom prenosovom vedení stane nedostupnou alebo neprimerane drahou av takýchto prípadoch môže pomôcť iba podomácky vyrobený veterný mlyn. Pozrime sa na možnosti autonómneho zásobovania vidieckeho domu elektrickou energiou.

Veterné generátory - ktorý model je lepší?

Veľmi často chcete ušetriť na elektrine alebo ju dostať tam, kde ešte nie sú veže na prenos energie. Je tiež možné, že jednoducho nie je možné pripojiť sa k tejto veži kvôli nedostatku voľného napájania. V každom z týchto prípadov je potrebné nájsť cenovo dostupný zdroj elektriny, najlepšie obnoviteľný, teda bez použitia paliva. Zabudnime preto na chvíľu na existenciu benzínových a naftových generátorov a skúsme využiť silu vetra na výrobu elektriny.

Veterné mlyny existujú už pomerne dlho, pred niekoľkými storočiami sa veterné mlyny aktívne používali. Áno, počas bezvetria je takéto zariadenie málo použiteľné a počas búrky môže zlyhať aj ten najspoľahlivejší mechanizmus (v lepšom prípade). Ale napriek všetkej svojej nespoľahlivosti je najjednoduchšie vyrobiť veterný generátor pre domácich majstrov, ktorý sa považuje za najefektívnejší, najmä ak nie je prístup k rýchlo tečúcej rieke na inštaláciu kolesa. A malo by sa pamätať na to, že veža veterného mlyna by nemala zasahovať do susedov hlukom, vibráciami alebo dokonca vrhaným tieňom, podľa pravidiel pre výstavbu obytnej budovy na mieste.

Existujú iba 2 hlavné typy veterných mlynov: s vertikálnou a horizontálnou osou otáčania. Mlyny, kedysi používané všade, boli stroje, ktorých lopatky boli namontované na horizontálne orientovanej osi. Podľa tohto princípu sa dnes vyrába aj väčšina veterných mlynov, pretože táto možnosť poskytuje najväčšiu účinnosť. Veterné turbíny pre domácich majstrov s vertikálnou osou však používajú najľahší vietor, ktorý nepohne listy vrtuľových modelov. Stačia im ľahké poryvy od 1-2 metrov za sekundu. Pokiaľ ide o výrobu, je oveľa jednoduchšie vyrobiť vertikálny veterný mlyn, ktorý prijíma vietor z akéhokoľvek smeru.

Generátory sa vyznačujú aj typom lopatiek, ktoré majú oba vyššie uvedené typy. Z väčšej časti je hlavným faktorom pri rozdelení do typov dizajn: pevný alebo plachtový. Už v závislosti od toho, ktorá možnosť je pre konkrétny model výhodnejšia, sa vyberie materiál na výrobu lopatiek zachytávača toku vetra. Môže to byť preglejka, cín alebo tenký oceľový plech, plast, kompozit - pre ľahkú tuhú konštrukciu a pre plachetnicu bude vhodný akýkoľvek pružný, ale odolný materiál, vrátane hodvábu, bannerovej tkaniny alebo dokonca tenkej plachty.

Rozdiely v tvare lopatiek generátorov - porovnanie účinnosti

Najjednoduchšou verziou horizontálneho typu je konštrukcia plachty, to znamená jednoducho usporiadanie rovín vrtule v miernom uhle k rovine rotácie. Pevné čepele budú vyžadovať presný výpočet ohybu ich povrchov, alebo bude potrebné empiricky dosiahnuť maximálny výkon. Nedostatočné zakrivenie „krídla“ bude mať za následok zníženie účinnosti v dôsledku zlého zachytávania prúdu vzduchu a príliš veľa samého seba vytvára odpor proti otáčaniu v dôsledku trenia o vzduch.

Pokiaľ ide o generátory s vertikálnou osou, ich lapače vetra majú širokú škálu tvarov a vývoj nových obrysov a kriviek neustále pokračuje. Najjednoduchšia možnosť je s lopatkami vo forme žľabov, takzvaný Savonius dizajn. Ich počet je zvyčajne párny - 2 alebo 4. Aj keď sa to stáva skôr, keď vyrábajú domáce 30 kW viaclopatkové vertikálne veterné turbíny s dodatočnými statickými clonami na vonkajšom prstenci. Tieto clony smerujú a sústreďujú vietor do určitých oblastí rotora umiestnených vo vnútri prstenca, kde sú priamo nainštalované lopatky. V závislosti od priemeru základného disku je možné ich čítať od 8 do 16 kusov.

Existujú tiež ortogonálne vrtule, ktoré sú umiestnené na vertikálne uložených osiach a otáčajú sa v horizontálnej rovine, ale ich hlavnou nevýhodou je extrémne nízka účinnosť. Takéto generátory tiež nepracujú so slabými nárazmi vetra, je potrebná rýchlosť najmenej 4 metre za sekundu. A najmenej bežne používané modely veterných mlynov Dorier, vrátane helicoidu, so špirálovitým ohybom lopatiek, oblúkovitými lapačmi vetra a dizajnom typu „H“. Sú spoľahlivé a efektívne, ale je ťažké ich vyrobiť doma.

Výhody a nevýhody rôznych typov - analyzovať a hodnotiť

Ako už bolo spomenuté, výkon je oveľa vyšší pri modeloch s horizontálnou osou otáčania. Potrebujú však silný vietor, to sa zvyčajne stáva vo výške viac ako 10-15 metrov a práve na túto dĺžku sa inštaluje stožiar, ktorý je korunovaný rotačnou gondolou s lopatkami. Za ďalšiu pozitívnu kvalitu možno považovať absenciu ohybového zaťaženia hriadeľa, ktoré sa vyskytuje vo veterných mlynoch so zvislou osou. Medzi nevýhody patrí skutočnosť, že modely s rotačnými vrtuľami majú 2 hriadele, čo znamená viac opotrebiteľných dielov a vyššiu pravdepodobnosť zlomenia.

Pokiaľ ide o vertikálne systémy, ich výhody a nevýhody závisia od modelu. Napríklad veterné mlyny Savonius sú najjednoduchšie a môžu byť vyrobené pre domácnosť vlastnými rukami, a to ako z plechovky, tak aj z kovového alebo plastového suda. Štartujú za prítomnosti 4 lopatiek od najľahšieho vetra, najmä ak sú nainštalované vysokokvalitné diely, potom dôjde k samovoľnému odvíjaniu zotrvačnosťou aj pri nárazovom vetre. Ak sú však iba 2 alebo 3 lopatky, nezávislá rotácia je nemožná, preto umiestnia 2 takéto moduly jeden na druhý, pričom umiestnia lapače vetra každého pod uhlom 90 stupňov voči druhému. Vietor tohto typu je veľký, a preto je pri silnej búrke bočný tlak na nápravu veľmi vysoký.

Ortogonálne veterné mlyny majú okrem nízkeho výkonu aj množstvo nevýhod. Po prvé, ide o pomerne silné vibrácie spôsobené nerovnomerným tlakom na rôzne časti čepele v tvare krídla. V dôsledku toho sa ložisko namontované na zvislom hriadeli rýchlo zhoršuje. Okrem toho takéto generátory vydávajú počas otáčania pomerne silný a nepríjemný hluk, a preto môžu spôsobiť nespokojnosť so susedmi v najbližších oblastiach. Helicoid, ak je zakúpený hotový, zmontovaný vo výrobe, je veľmi drahý, rovnako ako dizajn s viacerými lopatkami, ktorý má veľmi veľký počet dielov.

Akýkoľvek veterný generátor môže byť inštalovaný v rotujúcom potrubí na zvýšenie účinnosti.

Princíp fungovania veterných mlynov - ako je systém usporiadaný?

Bez ohľadu na typ veterného mlyna si nedokáže sám vyrobiť energiu, potrebuje generátor, ktorého rotáciu hriadeľa budú zabezpečovať lopatky. Ak máte dizajn s horizontálnou osou otáčania, budete potrebovať prevodovku na prenos pohybu na hriadeľ. Ďalej je pripojený regulátor, ktorý premieňa elektrinu prijatú na cievkach generátora na jednosmerný prúd, ktorý potom vstupuje do batérií. Ďalej môžete pripojiť LED žiarovku, ale ak chcete nabíjať zariadenie alebo pripojiť notebook, budete potrebovať aj menič, ktorý premení náboj uložený v batérii na striedavý prúd.

Treba mať na pamäti, že každá zmena prúdu zo striedavého na priamy a naopak znižuje celkové množstvo energie o 10–15%.

Inštalácia zvislej osi je výhodná v tom, že jej hriadeľ môže byť dosť dlhý, čo vám umožňuje umiestniť generátor na spodok stožiara, to znamená do zóny priameho prístupu. Často je v okruhu inštalovaný automatický spínač v prípadoch, keď veterný mlyn pracuje v kombinácii so solárnymi panelmi alebo vodným kolesom. V niektorých modeloch je tiež brzda, ktorá je potrebná v prípade, že je batéria úplne nabitá. Na lopatkách veterných mlynov môžu byť pánty s horizontálnou osou otáčania, ktoré pri búrke skladajú lapače vetra. Veľmi výkonný svojpomocný 5 kilowattový veterný generátor občas dopĺňa aj rotačný elektromotor, ktorý spúšťa snímač smeru prúdenia vzduchu.

Produkt na neodýmových magnetoch - stručný návod

Montáž rotora a statora pre veterný mlyn je lepšie zveriť odborníkovi, ale ak sa rozhodnete vyrobiť veterný mlyn pre súkromný dom od začiatku vlastnými rukami, musíte vedieť, ako sa vyrába generátor. Mali by ste začať so základňou, pre ktorú je najlepšie použiť náboj auta, pretože už má ložiská. Na disk sú v pravidelných intervaloch nalepené neodýmové magnety, ktorých póly sa musia pri pohľade k vám striedať. Navyše v jednofázovom modeli sa musí zhodovať počet protipólových strán. Pri trojfázových generátoroch sa odporúča dodržať pomer 2:3 alebo 3:4.

Ďalej by ste mali začať navíjať cievky pre stator. Je tiež lepšie zveriť túto úlohu špecialistovi alebo použiť špeciálne zariadenia, ktoré pomôžu zvládnuť túto úlohu presnejšie, ako keby sa všetko vykonávalo ručne. Na úspešné nabitie 12 wattovej batérie potrebujete celkový počet závitov všetkých cievok rovný 1 000. Vo všeobecnosti možno na výpočet závitov použiť najjednoduchší vzorec ω=44/(T*S), kde 44 je konštantný faktor, T je Tesla indukcia a S je prierez drôtu v štvorcových centimetroch. Tesla indukcia je určená z tabuľky pre rôzne typy vodičov:

Vinuté cievky (pre ľahké usporiadanie do kruhu je lepšie im dať obdĺžnikový alebo lichobežníkový tvar) sú pripevnené lepidlom na pevnú základňu statora. V tomto prípade musí tvar a rozmery vnútorného priestoru cievky zodpovedať obrysom magnetu. To isté platí pre hrúbku. Vytiahneme všetky konce vodičov a spojíme ich tak, aby sme dostali dva spoločné zväzky "+" a "-". Jadrá zvitkov naplníme rovnakým lepidlom, aké bolo použité na upevnenie, je možné ním úplne izolovať aj vodiče uložené na statorovom kotúči. Teraz, ak sú magnety kombinované s cievkami počas otáčania rotora, potenciálny rozdiel medzi pólmi vytvorí podmienky na výrobu elektriny.

Výroba veterného mlyna na základe hotového elektromotora

Domáci remeselníci sa zvyčajne pokúšajú používať generátory automobilov, ale nie všetky sú vhodné, ale iba samobudiace, napríklad tie, ktoré sa používajú v niektorých modeloch traktorov. Väčšina vyžaduje prítomnosť pripojenej batérie, aby sa objavil prúd. Ako základ pre veterný mlyn však možno použiť aj motorové koleso pre skúter alebo skúter. To umožní vyrábať nízkohlučné vertikálne veterné turbíny s výkonom 5 kW, ktoré budú mať veľmi vysoký zdroj vďaka najjednoduchšej konštrukcii s minimom dielov.

Ako generátor môžete tiež použiť takmer akýkoľvek elektrický motor z domácich strojov, hlavná vec je, že v základni nie sú žiadne kefy, ako napríklad elektrické vŕtačky - takéto generátory vám nebudú vyhovovať. Chladič z počítača je vhodný aj pre nízkopríkonovú verziu, ale len na nabíjanie malých elektronických zariadení. Ak chcete získať vertikálny veterný generátor pre domácich majstrov, najmenej 2 kW, je lepšie brať ako základ motor z výkonného ventilátora.

Jednou z najdostupnejších možností obnoviteľnej energie je využitie veternej energie. Informácie o tom, ako nezávisle vypočítať, zostaviť a nainštalovať veterný mlyn, nájdete v tomto článku.

Klasifikácia veterných generátorov

Zariadenia sú klasifikované na základe nasledujúcich kritérií veterných turbín:

• umiestnenie osi otáčania;
• počet nožov;
• materiál prvku;
• stúpanie skrutiek.

Veterné turbíny majú spravidla konštrukciu s horizontálnou a vertikálnou osou otáčania.

Prevedenie s horizontálnou osou - prevedenie vrtule s jedným, dvoma, tromi alebo viacerými listami. Toto je najbežnejšia verzia vzduchových elektrární kvôli vysokej účinnosti.

Konštrukcia vertikálnej osi - ortogonálne a karuselové konštrukcie na príklade rotorov Darrieus a Savonius. Posledné dva pojmy by sa mali objasniť, pretože oba majú určitý význam pri navrhovaní veterných generátorov.

Rotor Darrieus je ortogonálny dizajn veternej turbíny, kde aerodynamické lopatky (dve alebo viac) sú umiestnené symetricky k sebe v určitej vzdialenosti a sú namontované na radiálnych nosníkoch. Pomerne zložitá verzia veternej turbíny, ktorá si vyžaduje starostlivý aerodynamický dizajn lopatiek.

Rotor Savonius je konštrukcia veternej turbíny kolotočového typu, kde sú proti sebe umiestnené dve polvalcové lopatky, ktoré ako celok tvoria sínusový tvar. Účinnosť štruktúr je nízka (asi 15%), ale môže sa takmer zdvojnásobiť, ak sú lopatky umiestnené v smere vlny nie horizontálne, ale vertikálne a používa sa viacvrstvová verzia s uhlovým posunom každého páru. čepele v porovnaní s inými pármi.

Výhody a nevýhody "veterných mlynov"

Výhody týchto zariadení sú zrejmé najmä vo vzťahu k domácim prevádzkovým podmienkam. Používatelia „veterných mlynov“ skutočne dostávajú možnosť bezplatne reprodukovať elektrickú energiu, až na malé náklady na výstavbu a údržbu. Nevýhody veterných turbín sú však tiež zrejmé.

Aby sa dosiahla efektívna prevádzka zariadenia, je potrebné splniť podmienky stability prúdenia vetra. Človek nemôže vytvoriť také podmienky. Je to čisto výsada prírody. Ďalším, ale už technickým nedostatkom je nízka kvalita vyrábanej elektriny, v dôsledku čoho je potrebné systém dopĺňať drahými elektrickými modulmi (násobiče, nabíjačky, batérie, meniče, stabilizátory).

Výhody a nevýhody, pokiaľ ide o vlastnosti každej z modifikácií veterných turbín, sa možno rovnajú nule. Ak sa modifikácie vodorovnej osi vyznačujú vysokou hodnotou účinnosti, potom pre stabilnú prevádzku vyžadujú použitie regulátorov smeru prúdenia vetra a zariadení na ochranu pred hurikánmi. Vertikálne modifikácie majú nízku účinnosť, ale fungujú stabilne bez mechanizmu sledovania smeru vetra. Zároveň sa takéto veterné turbíny vyznačujú nízkou úrovňou hluku, eliminujú účinok „šírenia“ v podmienkach silného vetra a sú pomerne kompaktné.

Domáce veterné generátory

Urobiť "veterný mlyn" vlastnými rukami je úplne riešiteľná úloha. Konštruktívny a racionálny prístup k podnikaniu navyše pomôže minimalizovať nevyhnutné finančné náklady. V prvom rade stojí za to načrtnúť projekt, vykonať potrebné výpočty vyváženia a výkonu. Tieto akcie budú nielen kľúčom k úspešnej výstavbe veternej farmy, ale aj kľúčom k zachovaniu integrity všetkých zakúpených zariadení.

Odporúča sa začať s výstavbou mikroveterného mlyna s výkonom niekoľkých desiatok wattov. V budúcnosti získané skúsenosti pomôžu vytvoriť výkonnejší dizajn. Pri vytváraní domáceho veterného generátora by ste sa nemali zameriavať na získavanie vysoko kvalitnej elektriny (220 V, 50 Hz), pretože táto možnosť si bude vyžadovať značné finančné investície. Je rozumnejšie obmedziť sa na použitie pôvodne prijatej elektriny, ktorú možno úspešne použiť bez konverzie na iné účely, napríklad na podporu vykurovacích a teplovodných systémov postavených na elektrických ohrievačoch (ohrievačoch) - takéto zariadenia nevyžadujú stabilné napätie a frekvenciu. To umožňuje vytvoriť jednoduchý obvod, ktorý beží priamo z generátora.

S najväčšou pravdepodobnosťou nikto nebude tvrdiť, že vykurovanie a zásobovanie teplou vodou v dome sú menej dôležité ako domáce spotrebiče a svietidlá, pre ktoré sa často hľadá energia na inštaláciu domácich veterných mlynov. Zariadenie veternej turbíny špeciálne na účely zásobovania domu teplom a teplou vodou je minimálnymi nákladmi a jednoduchosťou dizajnu.

Generalizovaný projekt domácej veternej turbíny

Štrukturálne, domáci projekt do značnej miery opakuje priemyselnú inštaláciu. Je pravda, že riešenia pre domácnosť sú často založené na veterných turbínach s vertikálnou osou a sú vybavené nízkonapäťovými generátormi jednosmerného prúdu. Zloženie modulov veterných turbín pre domácnosť, ktoré podliehajú príjmu vysokokvalitnej elektriny (220 V, 50 Hz):

• veterná turbína;
• zariadenie na orientáciu vetra;
• multiplikátor;
• DC generátor (12 V, 24 V);
• modul nabíjania batérie;
• nabíjateľné batérie (lítium-iónové, lítium-polymérové, olovené);
• Jednosmerný menič napätia 12 V (24 V) na striedavé napätie 220 V.

Veterná turbína PIC 8-6/2,5

Ako to funguje? Len. Vietor otáča veterný mlyn. Krútiaci moment sa prenáša cez multiplikátor na hriadeľ generátora jednosmerného prúdu. Energia prijatá na výstupe generátora cez nabíjací modul sa akumuluje v batériách. Zo svoriek batérie je privádzané konštantné napätie 12 V (24 V, 48 V) do meniča, kde sa transformuje na napätie vhodné pre napájanie elektrických sietí domácností.

O generátoroch pre domáce "veterné mlyny"

Väčšina návrhov rezidenčných veterných turbín je zvyčajne konštruovaná pomocou nízkorýchlostných jednosmerných motorov. Toto je najjednoduchšia verzia generátora, ktorá nevyžaduje modernizáciu. Optimálne - elektromotory s permanentnými magnetmi, navrhnuté pre napájacie napätie rádovo 60-100 voltov. Existuje prax používania automobilových generátorov, ale pre takýto prípad je potrebné zavedenie multiplikátora, pretože autogenerátory produkujú požadované napätie iba pri vysokých (1800-2500) otáčkach. Jednou z možných možností je rekonštrukcia indukčného motora na striedavý prúd, ale aj tá je pomerne zložitá, vyžaduje presné výpočty, sústruženie a inštaláciu neodýmových magnetov v oblasti rotora. Existuje možnosť pre trojfázový asynchrónny motor s pripojením kondenzátorov rovnakej kapacity medzi fázami. Nakoniec je tu možnosť vyrobiť generátor od začiatku vlastnými rukami. Existuje na to množstvo návodov.

Domáci "veterný mlyn" s vertikálnou osou

Na základe Savoniusovho rotora je možné postaviť pomerne efektívny a čo je najdôležitejšie, lacný veterný generátor. Tu sa ako príklad uvažuje o mikroelektrárni, ktorej výkon nepresahuje 20 W. Toto zariadenie však úplne postačuje napríklad na poskytovanie elektrickej energie niektorým domácim spotrebičom pracujúcim s napätím 12 voltov.

Sada dielov:

1. Hliníkový plech hrúbky 1,5-2 mm.
2. Plastové potrubie: priemer 125 mm, dĺžka 3000 mm.
3. Hliníkové potrubie: priemer 32 mm, dĺžka 500 mm.
4. Jednosmerný motor (potenciálny generátor), 30-60V, 360-450 ot./min., napríklad elektromotor PIK8-6/2,5.
5. Regulátor napätia.
6. Batéria.

Výroba Savoniusovho rotora

Z hliníkového plechu sú vyrezané tri "placky" s priemerom 285 mm. V strede každého z nich sú vyvŕtané otvory pre hliníkovú rúrku s priemerom 32 mm. Ukazuje sa niečo podobné ako pri CD. Z plastovej rúrky sa odrežú dva kusy dlhé 150 mm a rozrežú sa pozdĺžne na polovicu. Výsledkom sú štyri polkruhové čepele 125x150 mm. Všetky tri hliníkové „CD“ sú umiestnené na 32 mm rúre a pripevnené vo vzdialenosti 320, 170, 20 mm od horného bodu striktne horizontálne, čím tvoria dve vrstvy. Čepele sú vložené medzi disky, dve na vrstvu a pevne pripevnené jeden k druhému, čím sa vytvorí sínusoida. V tomto prípade sú lopatky hornej vrstvy posunuté vzhľadom na lopatky spodnej vrstvy o uhol 90 stupňov. Výsledkom je štvorlistý Savonius rotor. Na upevnenie prvkov môžete použiť nity, samorezné skrutky, rohy alebo použiť iné metódy.

Pripojenie k motoru a montáž na stožiar

Hriadeľ jednosmerných motorov s vyššie uvedenými parametrami má zvyčajne priemer nie väčší ako 10-12 mm. Na pripojenie hriadeľa motora k potrubiu veternej turbíny je do spodnej časti potrubia vtlačená mosadzná objímka s požadovaným vnútorným priemerom. Cez stenu rúry a objímky sa vyvŕta otvor, vyreže sa závit na zaskrutkovanie poistnej skrutky. Potom sa potrubie veternej turbíny nasadí na hriadeľ generátora, po ktorom sa spojenie pevne zafixuje poistnou skrutkou.

Zvyšok plastového potrubia (2800 mm) tvorí stožiar veternej turbíny. Zostava generátora s kolesom Savonius je namontovaná v hornej časti stožiara - jednoducho sa vloží do potrubia až na doraz. Ako doraz sa používa kovový kryt disku pripevnený na prednom konci motora, ktorého priemer je o niečo väčší ako priemer stožiara. Na obvode veka sú vyvŕtané otvory na pripevnenie výstuh. Pretože priemer krytu motora je menší ako vnútorný priemer potrubia, na vyrovnanie generátora v strede sa používajú tesnenia alebo zarážky. Kábel z generátora prechádza vnútri potrubia a von cez okno v spodnej časti. Pri inštalácii je potrebné vziať do úvahy konštrukciu ochrany generátora pred vlhkosťou pomocou tesniacich tesnení. Na ochranu pred zrážkami možno opäť namontovať kryt dáždnika nad spojenie potrubia veternej turbíny s hriadeľom generátora.

Inštalácia celej konštrukcie sa vykonáva na otvorenom, dobre vetranom mieste. Pod stožiarom je vykopaná diera hlboká 0,5 metra, spodná časť potrubia je spustená do otvoru, konštrukcia je vyrovnaná striami, po ktorej je diera vyplnená betónom.

Regulátor napätia (jednoduchá nabíjačka)

Vyrobený veterný generátor spravidla nie je schopný dodať napätie 12 voltov kvôli nízkej rýchlosti. Maximálna frekvencia otáčania veternej turbíny pri rýchlosti vetra 6-8 m / s. dosahuje hodnotu 200-250 ot./min. Na výstupe je možné získať napätie rádovo 5-7 voltov. Na nabíjanie batérie je potrebné napätie 13,5-15 voltov. Východiskom je použitie jednoduchého spínacieho meniča napätia zostaveného napríklad na základe regulátora napätia LM2577ADJ. Privedením 5 voltov DC na vstup meniča sa na výstupe získa 12-15 voltov, čo je celkom dosť na nabitie autobatérie.

Pripravený menič napätia na LM2577

Tento mikroveterný generátor sa určite dá vylepšiť. Zvýšte výkon turbíny, zmeňte materiál a výšku stožiara, pridajte menič sieťového napätia DC-AC-AC atď.

Horizontálna-axiálna veterná elektráreň

Sada dielov:

1. Plastová rúrka s priemerom 150 mm, hliníkový plech s hrúbkou 1,5 - 2,5 mm, drevený blok 80 x 40 1 m dlhý, vodovodné potrubie: príruba - 3, roh - 2, T - 1.
2. Jednosmerný motor (generátor) 30-60 V, 300-470 ot./min.
3. Kolesová kladka pre motor s priemerom 130-150 mm (hliník, mosadz, textolit atď.).
4. Oceľové rúry s priemerom 25 mm a 32 mm a dĺžkou 35 mm a 3000 mm.
5. Nabíjací modul pre batérie.
6. Batérie.
7. Menič napätia 12 V - 120 V (220 V).

Výroba horizontálno-axiálneho "veterného mlyna"

Plastové potrubie je potrebné na výrobu lopatiek veterných turbín. Segment takejto rúry s dĺžkou 600 mm sa pozdĺžne rozreže na štyri rovnaké segmenty. Veterný mlyn vyžaduje tri lopatky, ktoré sú vyrobené z výsledných segmentov odrezaním časti materiálu diagonálne po celej dĺžke, ale nie presne od rohu k rohu, ale od dolného rohu k hornému rohu, s miernym odsadením od posledne menované. Spracovanie spodnej časti segmentov sa redukuje na vytvorenie upevňovacieho plátku na každom z troch segmentov. Za týmto účelom sa pozdĺž jedného okraja odreže štvorec s veľkosťou asi 50 x 50 mm a zvyšná časť slúži ako montážny okvetný lístok.

Lopatky veternej turbíny sú upevnené na remenici kolesa pomocou skrutkových spojov. Kladka je namontovaná priamo na hriadeli jednosmerného motora - generátora. Ako podvozok veternej turbíny je použitý jednoduchý drevený blok s prierezom 80x40 mm a dĺžkou 1 m. Generátor je inštalovaný na jednom konci dreveného bloku. Na druhom konci tyče je namontovaný "chvost" vyrobený z hliníkového plechu. V spodnej časti tyče je pripevnená 25 mm kovová rúrka, ktorá slúži ako hriadeľ otočného mechanizmu. Ako stožiar je použitá trojmetrová kovová rúra 32 mm. Horná časť stožiara je otočná objímka, kde je vložená rúrka veternej turbíny. Podpera stožiara je vyrobená z hrubej preglejky. Na tejto podpere vo forme kotúča s priemerom 600 mm je zostavená konštrukcia sanitárnych dielov, vďaka ktorým možno stožiar jednoducho zdvihnúť alebo spustiť, prípadne namontovať či demontovať. Na upevnenie stožiara sa používajú strie.

Celá elektronika veternej turbíny je namontovaná v samostatnom module, ktorého rozhranie umožňuje pripojenie batérií a spotrebiteľských záťaží. Modul obsahuje regulátor nabíjania batérie a menič napätia. Takéto zariadenia je možné zostaviť nezávisle s príslušnými skúsenosťami alebo zakúpiť na trhu. Na trhu existuje veľa rôznych riešení, ktoré vám umožňujú získať požadované výstupné hodnoty napätí a prúdov.

Kombinované veterné turbíny

Kombinované veterné turbíny sú vážnou možnosťou pre domáci energetický modul. V skutočnosti táto kombinácia zahŕňa kombináciu veterného generátora, solárnej batérie, naftovej alebo benzínovej elektrárne do jedného systému. Kombinovať môžete všemožne, na základe možností a potrieb. Prirodzene, ak existuje možnosť tri v jednom, je to najefektívnejšie a najspoľahlivejšie riešenie.

Taktiež pod kombináciou veterných turbín má vzniknúť veterné elektrárne, ktoré majú naraz dve rôzne modifikácie. Napríklad, keď rotor Savonius a tradičný stroj s tromi lopatkami pracujú v rovnakom zväzku. Prvá turbína pracuje pri nízkych rýchlostiach prúdenia vetra a druhá len pri nominálnych. Tým je zachovaná účinnosť inštalácie, sú vylúčené neodôvodnené straty energie a v prípade asynchrónnych generátorov sú kompenzované jalové prúdy.

Kombinované systémy sú technicky zložité a nákladné možnosti pre domácu prax.

Výpočet výkonu veternej farmy

Na výpočet výkonu veterného generátora s horizontálnou osou môžete použiť štandardný vzorec:

• N = pS V3/2
• N— inštalačný výkon, W
• p- hustota vzduchu (1,2 kg / m 3)
• S- fúkaná plocha, m 2
• V— rýchlosť prúdenia vetra, m/s

Napríklad výkon zariadenia s maximálnym rozpätím lopatiek 1 meter s rýchlosťou vetra 7 m / s bude:

• N\u003d 1,2 1 343 / 2 \u003d 205,8 W

Približný výpočet výkonu veternej turbíny vytvorenej na základe rotora Savonius možno vypočítať pomocou vzorca:

• N = pRHV3
• N— inštalačný výkon, W
• R— polomer obežného kolesa, m
• V— rýchlosť vetra, m/s

Napríklad pre návrh veternej elektrárne s rotorom Savonius uvedeným v texte je hodnota výkonu pri rýchlosti vetra 7 m/s. bude:

• N= 1,2 0,142 0,3 343 = 17,5 W